Studio CFD dei compressori su una nave offshore
Studio CFD dei compressori su una nave offshore
Anno
2025
Cliente
NC
Posizione
Tipologia
Processo industriale
Hai bisogno del parere di un esperto?
L'esperienza di EOLIOS nel comfort aeraulico: garantire i tuoi progetti fin dalla fase di progettazione
Gli ingegneri di Eolios sono esperti nella gestione del calore residuo dei tuoi processi.
EOLIOS è esperta nell’ottimizzazione di flussi d’aria complessi e nel comfort del vento. Nell’ambito di un importante progetto industriale, ci è stato chiesto di analizzare il comportamento termo-aerodinamico di un enorme sistema di compressione installato sul ponte di una nave offshore che opera nel Mar Baltico. La sfida era notevole: simulare lo scambio termico di 18 compressori diesel sovrapposti per garantire l’affidabilità degli impianti tecnici e la sicurezza delle operazioni.
EOLIOS è leader nella simulazione CFD per i tuoi processi. I nostri studi si basano sul feedback di campagne di misurazione in condizioni reali e su un centinaio di siti simulati in tutto il mondo.
Studio termo-aerodinamico della gestione degli scarichi termici su una nave offshore
L'obiettivo dello studio: comfort termico e affidabilità degli impianti
In un ambiente marittimo soggetto a elevate emissioni di calore, le soluzioni di ventilazione standard mostrano i loro limiti. Grazie a un’analisi che combina modellazione 3D e simulazione CFD, EOLIOS ha studiato il comportamento effettivo dei flussi d’aria intorno a 18 compressori diesel e ha proposto soluzioni concrete per ottimizzare l’evacuazione dei rifiuti, migliorare il comfort termico e garantire l’affidabilità degli impianti nelle aree di produzione.
Gemello digitale e meteo reale: modellazione 3D ad alta fedeltà
Ricostruzione accurata dell'ambiente marittimo
Per affrontare questa sfida, i nostri ingegneri hanno sviluppato un gemello digitale completo della nave e delle sue installazioni tecniche. Riprodurre fedelmente la complessa geometria delle strutture e la disposizione delle attrezzature sul ponte è fondamentale per catturare i fenomeni di scia e ricircolo.
Integrazione di condizioni meteorologiche critiche
La modellazione ha incorporato le intense condizioni meteorologiche specifiche del Mar Baltico, con un vento contrario sostenuto di 6 m/s e un’elevata temperatura esterna. La difficoltà principale di questo studio risiedeva nella modellazione precisa di queste condizioni instabili a bordo, dove il flusso d’aria incidente incontra un’architettura navale che genera molteplici zone di stagnazione e stallo aerodinamico. Queste zone limitano il ricambio d’aria intorno agli impianti tecnici. In assenza di ventilazione forzata e diretta, queste zone si trasformano in trappole termiche dove il calore respinto ristagna, aumentando la temperatura ambientale a livello locale indipendentemente dalla forza del vento esterno.
L'invisibile svelato: la complessità dei fenomeni di ricircolo
Un enorme carico termico in uno spazio ristretto
L’accumulo di 18 compressori in uno spazio ristretto rappresenta un carico termico colossale. Ogni unità sviluppa una potenza totale di 224 kW, generando un enorme flusso di calore che deve essere continuamente evacuato per preservare l’integrità del sistema. Durante il funzionamento, l’aria viene espulsa a una temperatura di uscita di circa 65°C, creando un vero e proprio focolaio di calore nel cuore della nave. Senza una gestione rigorosa del flusso, il rischio di surriscaldamento è immediato: le simulazioni hanno rivelato che le temperature di aspirazione potrebbero raggiungere rapidamente la soglia critica dei sistemi, minacciando l’integrità dei macchinari e la continuità del servizio.
Analisi dei circuiti di calore diretti e indiretti
I nostri ingegneri hanno identificato due distinti fenomeni fisici che degradano le prestazioni:
- Ricircolo diretto (cicli brevi): L’aria calda scartata all’uscita di alcuni compressori viene immediatamente risucchiata attraverso le prese d’aria delle unità vicine.
- Ricircolo indiretto (riscaldamento ambientale): Il calore stagnante intorno alla struttura creava un aumento generale della temperatura dell’aria circostante, “inquinando” l’aria fresca ancor prima che venisse aspirata dai sistemi.
Questi fenomeni di ricircolo sono il risultato diretto del confinamento strutturale, dove la disposizione compatta dei compressori, unita alla presenza di imponenti ostacoli architettonici, intrappola l’aria sul ponte. Questa configurazione ostacola la circolazione dei flussi e impedisce alla convezione naturale di svolgere il suo ruolo di regolatore termico, creando zone di ristagno in cui le calorie si accumulano senza poter fuoriuscire. In assenza di un efficace sistema di recupero dell’aria fresca, l’architettura della nave finisce per agire come una trappola, costringendo l’aria calda a essere risucchiata, peggiorando così le prestazioni complessive dell’installazione.
Il comfort dell'utente: una priorità assoluta
Anche il comfort dei tecnici e del personale addetto alla manutenzione era una questione cruciale per il cliente, al di là delle prestazioni termiche delle apparecchiature. L’intervento umano sul ponte richiede condizioni ambientali compatibili con le operazioni di manutenzione, talvolta lunghe, svolte nelle immediate vicinanze di fonti di calore.
La fisica dei flussi dimostra che, in assenza di una soluzione ottimizzata, il calore stagnante crea “bolle di calore” che possono raggiungere i 47°C, rendendo il lavoro sul ponte estremamente difficile e persino pericoloso. Questi accumuli di calore si verificano soprattutto nelle aree a basso movimento d’aria, dove i pennacchi caldi provenienti dalle attrezzature tendono a concentrarsi senza essere adeguatamente evacuati.
Dall'ottimizzazione del flusso alla sicurezza: il valore aggiunto di EOLIOS
Controllo delle perdite e contenimento efficace
Lo studio si è concentrato sulla gestione dei flussi di scarico per incanalare l’aria calda lontano dalle aree sensibili. Le nostre analisi iniziali hanno rivelato una sfida tecnica importante: perdite di aria calda fino al 30% nelle giunzioni dei sistemi di scarico, che annullavano alcuni dei benefici e mantenevano un surriscaldamento locale.
Una soluzione tecnica convalidata dalla simulazione
L’esperienza tecnica si è concentrata sullo sviluppo di un collegamento perfettamente sigillato tra i compressori e i condotti di scarico. Questa configurazione è essenziale per incanalare l’aria espulsa a 65°C e trasformare la pressione residua delle macchine in una velocità di espulsione in grado di perforare le zone di scia strutturale. Tuttavia, passare a un sistema sigillato significa dover controllare le perdite di pressione generate dalla complessa geometria e dalle curve dei condotti, che agiscono come resistenza al flusso. Si tratta di un problema critico: se queste perdite di pressione superano la pressione statica disponibile all’uscita, il flusso d’aria collassa, causando il surriscaldamento interno dell’apparecchiatura.
Utilizzando la simulazione CFD, EOLIOS ha convalidato un progetto che riduce le perdite dal 30% ad appena il 3%, assicurando che tutta l’energia pneumatica sia diretta allo scarico per compensare la resistenza della rete. Questo guadagno in termini di prestazioni garantisce che l’aria fresca rimanga predominante intorno agli impianti, trasformando una configurazione ad alto rischio in un ambiente di lavoro sicuro e termicamente controllato.
Ottimizzazione termica interna dei data center: sfide e soluzioni di EOLIOS ingénierie
In questo studio approfondito, è stato identificato un problema di surriscaldamento nella sezione sinistra della sala dati, che è fondamentale per il buon funzionamento dell’intero data center. Il surriscaldamento si verifica quando due sistemi di raffreddamento si guastano contemporaneamente. I rack in questa parte della sala possono raggiungere temperature di 35°C, ben al di sopra del limite massimo di 28°C. Queste condizioni compromettono non solo le prestazioni ma anche l’affidabilità delle apparecchiature, aumentando il rischio di guasti che potrebbero compromettere l’integrità dei dati e la continuità del servizio.
La situazione è ulteriormente complicata dall’installazione di grate antieffrazione e dalla configurazione spaziale della stanza, che generano una distribuzione non uniforme della pressione.
Anticipa i vincoli del flusso d'aria per garantire la redditività dei tuoi progetti
Questo studio illustra l’importanza dell’uso della modellazione digitale nelle fasi di progettazione e ristrutturazione. Rivelando i rischi termici con largo anticipo rispetto all’installazione vera e propria, abbiamo permesso al cliente di adattare il progetto per garantire la massima efficienza nelle condizioni più difficili.
Stai lavorando a un progetto in cui la gestione del flusso di calore e il comfort dell’operatore sono fondamentali? Rivolgiti alla nostra esperienza in CFD per garantire le tue scelte e ottimizzare le tue operazioni fin dalla fase di progettazione.
Scopri di più su questo argomento:
Video riassuntivo dello studio
Sintesi dello studio
Questo studio termo-aerodinamico condotto da EOLIOS analizza i flussi d’aria e gli scarichi termici di 18 compressori diesel installati sul ponte di una nave offshore nel Mar Baltico. Utilizzando una modellazione 3D ad alta fedeltà e simulazioni CFD avanzate, gli ingegneri hanno identificato i fenomeni critici di ricircolo dell’aria calda e di ristagno termico che potrebbero portare a temperature pericolose per le attrezzature e i tecnici. Lo studio ha portato alla progettazione di una soluzione ottimizzata per il contenimento e l’evacuazione dei flussi che riduce notevolmente le perdite di aria calda e migliora l’affidabilità degli impianti, il comfort termico degli operatori e la sicurezza generale del sistema in condizioni climatiche difficili.
